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基于DSP+CPLD可重构数控系统的设计

本文摘要:1、序言 伴随着电子信息技术的髙速发展趋势,各工业生产资本主义国家推广重金,对当代生产工艺进行科学研究产品研发,明确指出了全新升级的生产模式,其核心内容之一是柔性化生产,生产系统必须伴随着生产加工标准的转变动态性调节。现阶段,各种MCU比较慢发展趋势,他们不但计算速度比较慢、价格低、类型多种多样,而目各有不同MCU对于各有不同的运用于在其片上搭建了专用型操纵电路,合乎了各有不同的运用于市场的需求还提高了电路的安全系数和可靠性。

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1、序言  伴随着电子信息技术的髙速发展趋势,各工业生产资本主义国家推广重金,对当代生产工艺进行科学研究产品研发,明确指出了全新升级的生产模式,其核心内容之一是柔性化生产,生产系统必须伴随着生产加工标准的转变动态性调节。现阶段,各种MCU比较慢发展趋势,他们不但计算速度比较慢、价格低、类型多种多样,而目各有不同MCU对于各有不同的运用于在其片上搭建了专用型操纵电路,合乎了各有不同的运用于市场的需求还提高了电路的安全系数和可靠性。综合性所述的剖析与论述,文中设计方案了一种根据DSP+CPLD当场可编程控制器门阵列元器件的可重新构建数控机床。

  2、硬件开发  本运动控制器是以PC机做为服务器的运动控制器,配搭DSP做为关键微控制器,卡上搭建伺服电机信号搜集和应急处置电路,D/A输入电路,扩展储存器电路和PC-DSP通信电路。PC机把细应急处置的数据信息根据DSP-PC通信控制模块传输给健身运动自动控制系统,DSP根据对光电编码器系统对信号处理电路的結果剖析,推算出来出与等额的方位的误差,再作根据手机软件方位控制器获得方位操控量,推算出来出有健身运动速率操控量,造成的输入信号经D/A转换将模拟仿真工作电压量赠给控制板放大仪,根据对交流伺服电机的操控搭建对方位的闭环控制系统。系统软件的构造框架图如图所示1下图。  配搭英国TI公司的16位指定DSPTMS320LF2407A做为本运动控制器的关键CPU,详细地址译码器、时钟频率逻辑性、伺服电机信号处理电路用CPLD来顺利完成,用PCI控制模块处理芯片搭建双口RAM与PC机的通信,双口RAM用于储存和油压缓冲器DSP与PC机间的通信数据信息,SRAM用于储存运动控制器经营时的程序流程和数据信息。

  (1).DSP外部中断控制模块应急处置  针对数控车床而言,因为不会受到工作中行程安排等各层面的允许,在其高达操控范畴时,引入还包含限位终断和伺服电机INDEX信号终断。每一个操控轴有正反面方位的2个限位开关电源,造成2个限位信号,4个轴总共八个限位信号:LIMA ,LIMA-、LIMB ,LIMB-、LIMC ,LIMC-,LIMD ,LIMD-在其中 答复因此以限位,-答复胜限位。

这好多个信号根据CPLD的此谓以后接到DSP的终断引脚XINT1,另外这种信号根据光藕电路终端设备DSP的I/O口。当健身运动到限位开关电源处时,就不容易启动DSP的外部中断信号XINT1,随后DSP就可以依据I/O分辨是哪个限位开关电源高达工作中范畴。八个限位开关电源各自接到DSP的I/O口,根据设定MCRA(详细地址:7090H),MCRB(详细地址:7092H)为零,使这种兼容引脚正处在I/O作用。

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限位輸出信号的情况能够从存储器PADATDIR(详细地址:7098H)和PBDATDIR(详细地址:709AH)相匹配的数据位载入,相匹配的数据信息方位位设为零,以使这种I/O引脚工作中在輸出情况下。伺服电机的INDEX信号处理同上边相互之间类似。每一个轴能造成一个INDEX信号,4个轴有4个INDEX信号。

这4个信号根据逻辑门造成一个终断信号,接到XINT2,另外接到DSP的I/O口,可供终断造成时DSP载入。  (2).四轴伺服电机信号处理电路设计方案  四轴伺服电机信号处理电路是对光电编码器输入的2组差别90o的波形信号的应急处置,进而获得执行元器件具体方位,其输入是一路16位的数据量,系统对给cpu,伺服电机信号处理电路还包含过滤,内存超频,记数好多个程序模块,传统式的四轴伺服电机信号处理电路应用分立元件设计制作,它可信性、抗干扰性劣,运用于CPLD设计方案了片式按段四轴伺服电机信号处理电路。  它具有实用性好,硬件配置体型小,工作效能低,提高系统软件的处理速度,相对性于分立元件,片式按段四轴编号信号处理电路搭建在一个影片上,一方面片式处理芯片内的门电路、触发器原理的主要参数特点是完全一致的,在完全一致扭距下单脉冲信号的单脉冲周期时间能够保持一致。另一方面,电路保证在单独处理芯片内,抗干扰能力相比提取元器件包括的电路也是有非常大的提高,加强了系统软件的协调能力、实用性和可信性。

文中设计方案是一个四轴伺服控制系统,因而有八路四组波形信号,A相互之间B相互之间差别90o,CLR,CLK,WE各自为输入清零,系统软件数字时钟和输入也就能,SEL*是输入随意选择信号,随意选择X,Y,Z,A中的一组信号处理的結果做为输入信号,天内送到系统总线。  过滤控制模块的设计方案  编号盘理论上是稳定的波形信号,但在操作过程中,经常不容易不会有脉动饮料阻拦,过滤控制模块的作用是将这种脉动饮料阻拦滤除,降低系统软件造成错误操作的概率,提高系统软件的可信性,下边的VHDL程序流程根据对A,B两相互之间波形信号另外廷时四个CLK单脉冲,,脉冲宽度超过三个CLK单脉冲周期时间的輸出信号被滤除。

模型結果如图所示:  内存超频记数控制模块的设计方案  四内存超频电路的设计方案是为了更好地降低记数单脉冲在一个周期时间中的数量,来提高精确测量的屏幕分辨率,工程项目中常会把光电编码器输入的双路波形信号的降低沿和上升沿,来获得四内存超频的单脉冲信号,把光电编码器的屏幕分辨率提高四倍,根据光电编码器输入双路波形信号差别的正负极来确定健身运动的方位,对光电编码器输入信号A、B;能够写:  如图所示:  在一个周期时间内造成的四内存超频记数单脉冲输入S,方位分辨信号J,根据一个16位共轭点记数就可以搭建对控制板设备的方位检验,搭建方位控制板自动控制系统的操控。  3、控制系统的设计方案  (1).操控实体模型  数控车床的最少健身运动速率、跟踪精密度、精度等级等最重要指标值皆不尽相同驱动器及方位自动控制系统的动态性与静态数据特性。因而,科学研究与产品研发性能卓越的驱动器系统软件及方位自动控制系统,依然是科学研究数控车床的核心技术之。

此前数控车床方位控制板操控仍然广泛运用于經典操控方式,如占比型或占比一成绩型等优化算法,其优势是优化算法简易,更非常容易搭建,但不会有着主要参数的适应能力劣、抗十扰工作能力极强等缺少。为了更好地适应能力加工制造业对效率高地生产制造高品质商品日标底固执及其对样子愈来愈简易零件的生产加工务必,回绝大大的地提升 与提高方位伺服控制系统的恒定精密度、动态性呼吁特点,系统对主要参数转变的自适应性和抗干扰能力,因此应用并发展趋势技术设备的控制系统是大势所趋。惜的是,现阶段明确指出的众多控制系统中,具有实际意义的技术性非常少,关键展示出在:①不会受到优化算法推算出来量等允许,没法合乎操控的实用性回绝;②操控基础理论在主要参数设计方案及可靠性剖析等层面不完善;③模型出现偏差的原因对操控质量的允许。

  文中运用神经元网络的自通过自学作用,设计方案了一种线上单神经细胞PID与CMAC按段操控全智能方位控制板,并将的用处到数控机床的实时处理中,得到 了非常好的操控实际效果,操控实体模型构造如图所示:  (2)模型和搭建  应用的单神经细胞PID及CMAC融合的添充控制系统,顺利完成对方位控制板控制板典型性輸出陡坡輸出呼吁的模型试验。图5是方位伺服控制系统的企业陡坡輸出在輸出尾端重进10%的阶跃振荡后,二种控制系统的输入趋势图,根据对图型的剖析,能够显出,单神经细胞PID与CMAC融合控制系统比基本PID控制优化算法有更为小的追随着出现偏差的原因,和更优的抗干扰性。这一在方位控制板自动控制系统中至关重要。

  4、结语  运用推算出来操控功能齐全的DSP芯片创设了数控机床服务平台,运用于CPLD解决困难了系统软件各有不同运用于场所逻辑性电路转变的难题,从硬件配置上搭建了可重新构建性。控制系统较基本PID操控有更优的动态性特点、线性度、抗干扰性,并且具有响应式作用。该系统软件是一种扩大开放的系统软件,能够使客户很便捷的大大的进行硬、硬件配置升級,一定時间内紧跟数控加工技术发展趋势的脚步。

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